飞行力学课件1
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作用在飞行器上的力和力矩第一章俯仰操纵力矩与阻尼力矩俯仰操纵力矩升降舵偏转对飞行器质心形成的力矩称为纵向操纵力矩。
)()()(G R y z z z G R z y z z x x c m qSLm X X qs c M z z z z −−==−−=δδδδδδδ式中,为舵面偏转单位角度时所引起的操纵力矩系数,即舵面效率。
z zm δ对正常式布局对鸭式布局0<z z m δ0>z zm δ俯仰操纵力矩俯仰阻尼力矩由飞行器绕Oz1轴旋转所引起的,其大小和旋转角速度ωz 成正比,方向总与ωz相反,其作用是阻止飞行器绕Oz1轴的旋转运动。
V L qSL m M z z z z z z z/)(ωωωωω==表达式为:式中:总是一个负值,它的大小主要取决于Ma ,飞行器的几何形状和质心的位置。
为了书写方便,通常将之简记为,但意义不变。
z zm ωz z m ω俯仰阻尼力矩俯仰阻尼力矩俯仰阻尼力矩虽然比较小,但有利于过渡过程的振荡衰减,对改善飞行器过渡过程品质有重要意义。
下洗延迟引起的俯仰力矩一般情况下,飞行器的飞行都是非定态飞行。
空气动力和力矩系数不仅与该瞬时的α、δz 等参数有关,还与这些参数随时间的变化规律有关。
作为近似计算,可以使用定态假设,即认为空气动力和力矩系数只与该瞬时的运动参数有关。
但考虑下洗延迟现象时,就不能采用定态假设了。
俯仰力矩鸭式布局飞行器的升降舵连续偏转时,同样会由于下洗延迟产生类似的俯仰阻尼力矩。
z z z M δδ 正常式布局尾翼处实际下洗角偏小相当于尾翼处正的附加升力负的附加俯仰力矩阻止α增大尾翼处实际下洗角偏大相当于尾翼处负的附加升力正的附加俯仰力矩阻止α减小0α< 0α> 相当于阻尼力矩的作用αα z M 下洗延迟引起的俯仰力矩。
第二章飞行力学基础2.1 飞行器空间运动的表示、飞行器操纵机构、稳定性和操纵性的概念2.1.1常用坐标系1)地面坐标系(地轴系)(Earth-surface reference frame)Sg-og xgygzg原点og 取自地面上某一点(例如飞机起飞点)。
ogxg轴处于地平面内并指向某方向(如指向飞行航线);og yg轴也在地平面内并指向右方;ogzg轴垂直地面指向地心。
坐标按右手定则规定,拇指代表og xg轴,食指代表ogyg轴,中指代表o g zg轴,如图2-1所示。
2)机体坐标系(体轴系)(Aircraft-body coordinate frame)Sb-oxyz 原点o取在飞机质心处,坐标与飞机固连。
Ox与飞机机身的设计轴线平行,且处于飞机对称平面内;oy轴垂直于飞机对称平面指向右方;oz轴在飞机对称平面内;且垂直于ox轴指向下方(参看图2.1-1)。
发动机推力一般按机体坐标系给出。
3)速度坐标系(Wind coordinate frame)Sa-oxa y aza速度坐标系也称气流坐标系。
原点取在飞机质心处,oxa轴与飞行速度V的方向一致。
一般情况下,V不一定在飞机对称平面内。
oza 轴在飞机对称面内垂x图2.1-1 机体坐标系与地面坐标系直于ox a 轴指向机腹。
oy a 轴垂直于x a oz a 轴平面指向右方,如图2.1-2所示。
作用在飞机上的气动力一般按速度坐标系给出。
4)航迹坐标系(Path coordinate frame)Sk-ox k y k z k原点取在飞机质心处,ox k 轴与飞机速度V 的方向一致。
oz k 轴在包含ox k 轴的铅垂面内,向下为正;oy k 轴垂直于x k oz k 轴平面指向右方。
研究飞行器的飞行轨迹时,采用航迹坐标系可使运动方程形式较简单。
2.1.2 飞机的运动参数 1)飞机的姿态角 1.俯仰角θ(Pitch angle)机体轴ox 与地平面间的夹角。